Dat je de Raspberry Pi als veredelde mini-pc of nas kunt inzetten, heb je vaker gelezen. Interessanter is om eens naar diepgaandere mogelijkheden van deze singleboardcomputer te kijken. Dit zijn 7 onmisbare modules voor Raspberry Pi - en ook voor Arduino.
De Raspberry Pi en Arduino zijn bij zowel professionele computergebruikers als hobbyisten inmiddels gewilde producten om eigen ict-projecten op te zetten. Er is inmiddels dan ook voor beide singleboardcomputers een overvloed van beschikbare uitbreidingen en aanvullende accessoires. Op websites als eBay of Alibiba.com vind je duizenden producten.
Vooral bij de Raspberry Pi is het vrij eenvoudig om een extra module toe te voegen. Je gebruikt voor de communicatie tussen beide onderdelen meestal de gpio-pinnetjes aan de rand van de printplaat. Door deze pinnetjes te programmeren, laat je een uitbreidingsmodule met de Raspberry Pi samenwerken. Voor de montage is het doorgaans voldoende om wat schroefjes vast te maken.
Bij Arduino-uitbreidingen is er meestal meer werk aan de winkel en dien je aan de slag te gaan met een soldeerbout. Gelukkig hoeft dat niet altijd, want er zijn ook uitbreidingen die volledig geassembleerd zijn. Voor communicatie tussen de Arduino en het onderdeel gebruik je bijvoorbeeld de spi-interface.
Amescon RasPiComm I/O Extension Board
Amescon heeft onder de naam RasPiComm een mooie uitbreiding ontwikkeld voor de Raspberry Pi, zie bovenstaande afbeelding. Je bevestigt deze compacte printplaat rechtstreeks op de gpio-interface van de singleboardcomputer, waarna je beschikt over allerlei interessante opties. Zo gebruik je de zwartgekleurde 4-weg-joystick met drukknop om de Raspberry Pi aan te sturen, zodat je voor eenvoudige bedieningstaken niet per se een toetsenbord hoeft aan te sluiten.
Verder voegt het I/O Extension Board allerlei aansluitingen toe, zoals een rs-485- en rs232-poort. Deze poorten gebruik je bijvoorbeeld om een stappenmotor-controller, beeldscherm of analoog modem aan te sluiten. Bovendien zijn er ook twee i2c-connectors voorhanden, waaraan je bijvoorbeeld een sensor kunt koppelen. Interessant is dat er een timer met een cr2032-knoopcelbatterij is ingebouwd, waardoor de Raspberry Pi ook in uitgeschakelde toestand beschikt over de juiste tijd.
Volgens Amescon voedt dit batterijtje de timer zo’n tien jaar, waardoor je bijvoorbeeld een langdurig alarmsysteem kunt programmeren. Prettige eigenschappen zijn dat de RasPiComm weinig ruimte opeist en geen rondslingerende kabels bevat. Het product is slechts 3,52 bij 5,6 centimeter groot. Dit I/O Extension Board is na aanschaf meteen gebruiksklaar, dus je hoeft zelf niets te monteren.
Let wel op dat je op de Raspberry Pi een besturingssysteem installeert dat i2c en de spi-bus ondersteunt, zoals het welbekende Raspbian OS. De fabrikant levert verder enkele code-voorbeeldtoepassingen mee.
Raspberry Pi Sense HAT
In december 2015 ging een Raspberry Pi de ruimte in voor een missie richting het internationale ruimtestation ISS. De Britse astronaut Tim Peake nam namelijk een exemplaar mee, waaraan de uitbreidingsmodule Sense HAT (Hardware Attached on Top) was toegevoegd. Je kunt deze uitbreidingskaart nu zelf aanschaffen en voorzien van Astro Pi-software. Hiermee bouw je met een beetje fantasie een eigen ruimtestation na.
Op de Sense HAT zijn onder meer een gyroscoop, magnetometer en versnellingsmeter ingebouwd. Verder bevat deze uitbreiding sensoren voor de temperatuur, luchtvochtigheid en luchtdruk. Voor de bediening staat er een 4-weg-joystick met drukknop paraat. Opvallend is dat het product een 8×8 led-matrix bevat waarop je kleuren kunt weergeven. Vanzelfsprekend dien je de Raspberry Pi dan wel te voorzien van de juiste scripts. Op die manier vorm je bijvoorbeeld gekleurde letters, cijfers of afbeeldingen.
Wegens licentieperikelen was het tijdens de ruimtemissie van Tim Peake niet mogelijk om de hdmi- of composietuitgang van de Raspberry Pi te gebruiken. De led-matrix was dan ook de enige vorm van visuele output. Gecombineerd met de joystick is het zelfs mogelijk om eenvoudige videospelletjes voor de led-matrix te ontwikkelen, zoals Tetris en Snake.
De Sense HAT heeft dezelfde breedte als de Raspberry Pi en vormt zo één geheel met de singleboardcomputer. Voor de montage gebruik je vier schroefjes.
Raspberry Pi Touch Display
Met de Touch Display creëer je van een Raspberry Pi een heuse 7inch-tablet of ander displayproject. Creatievelingen kunnen verder bijvoorbeeld hun eigen IoT- of domotica-apparaten ontwerpen. Het lcd-scherm heeft een beeldverhouding van 5:3 en laat zich met maximaal tien vingers tegelijk bedienen. De totale afmetingen van het product zijn 19,4 × 11 × 2 centimeter.
Rondom het scherm zijn er zwarte randen aanwezig waarop je de ‘tablet’ kunt vastpakken. Helaas heeft het scherm bescheiden kijkhoeken van slechts zeventig graden. De aanschafprijs voor dit losse scherm valt mee, al is de resolutie van 800 × 480 pixels op zestig frames per seconde natuurlijk niet bijster hoog. Desalniettemin is het leuk om eens te proberen en dankzij de meegeleverde schroeven en afstandshouders kun je de singleboardcomputer achterop de metalen plaat van het scherm kwijt.
Voor de montage is er een apart adapterboard bijgesloten die de stroomtoevoer en signaaloverdracht regelt. Voor de stroomvoorziening doet de Touch Display een beroep op de gpio-interface, terwijl het signaal via de dsi-connector wordt doorgegeven.
Om deze zelfgemaakte tablet aan te sturen, volstaat het gebruik van Raspbian OS. In deze distributie zijn namelijk de juiste stuurprogramma’s en een on-screen-toetsenbord al aanwezig, zodat je geen fysiek toetsenbord hoeft aan te sluiten.
HiFiBerry DAC+ Pro
Wanneer je geluid digitaal doorgeeft aan een geluidskaart of versterker, zet deze component het digitale audiospoor om naar een analoog signaal voor weergave op de speakers. Indien dit proces niet zorgvuldig gebeurt, gaat er veel geluidsinformatie verloren. Vooral bij goedkopere producten is dat veelvuldig het geval. Een goede d/a-converter is dé oplossing om onnodig geluidsverlies tegen te gaan. Wil je als hifi-liefhebber graag aan de slag met de Raspberry Pi, dan is de DAC+ Pro van HiFiBerry een waardevolle uitbreiding.
De aanwezige Burr-Brown d/a-converter kan namelijk audiobestanden in een maximale resolutie van 192kHz/24bit verwerken. Kortom, luister naar volwaardige high-res-muziek via tussenkomst van een Raspberry Pi! Om jitter zoveel mogelijk te voorkomen, bevat de DAC+ Pro twee klokken op het board. De ene klok is verantwoordelijk voor de samplefrequenties 44.1/88.2/176.4 kHz, terwijl de andere klok de samplefrequenties 48/97/192 kHz voor zijn rekening neemt. Kwaliteitsverlies wordt daarmee zoveel mogelijk voorkomen.
Prettig is dat je deze uitbreiding rechtstreeks op de gpio-interface van de singleboardcomputer kunt prikken, zodat er geen kabel voor de voeding aan te pas komt. Voor het analoge circuit kun je er eventueel wel voor kiezen om een externe voeding te gebruiken. Mogelijk is er hierdoor meer controle in de geluidsweergave. De DAC+ Pro bevat twee vergulde rca-uitgangen om het analoge audiospoor bijvoorbeeld door te sturen naar een versterker. HiFiBerry levert vier boutjes mee om de component op de Raspberry Pi te monteren.
Raspberry Pi Camera Module V2
Zoals de naam al doet vermoeden, voeg je met de Camera Module V2 een videocamera toe aan de Raspberry Pi. Voor amper drie tientjes schaf je deze uitbreiding aan en maak je je eigen beveiligingscamera of telescoop. Je krijgt hiervoor een compacte uitbreidingskaart waarop een 8megapixel-camera is gemonteerd.
Het apparaatje heeft een bsi-cmos-sensor van Sony, de IMX219. Je kunt er 1080p-beelden mee schieten op dertig frames per seconde. Wens je een hogere framerate van zestig beelden per seconde, dan bedraagt de resolutie maximaal 1280 × 720 pixels. Je kunt eventueel ook foto’s maken op een resolutie van 3280 × 2464 pixels. De Camera Module V2 laat zich eenvoudig met de csi-connector van een Raspberry Pi 1, 2 of 3 verbinden via een meegeleverde lintkabel van vijftien centimeter.
Voor aansturing van de camera zijn er allerlei Python-scipts beschikbaar. Bij gebruik van de Raspbian OS-distributie kun je bijvoorbeeld het script van PiCamera gebruiken. De Camera Module V2 heeft met 2,39 x 2,5 × 0,9 centimeter bescheiden afmetingen. Via vier schroefjes monteer je de uitbreiding rechtstreeks op de Raspberry Pi. Als alternatief heeft Raspberry Pi ook een camera-uitbreiding waarmee je dankzij infrarood-leds in het donker opnames kunt maken.
Adafruit Music Maker MP3 Shield
Met de Music Maker MP3 Shield van Adafruit transformeer je iedere Arduino Uno, Leonardo of Mega in een bescheiden muzieksysteem. Deze uitbreiding heeft namelijk een twee-kanaals-stereoversterker met een uitgangsvermogen van 3 watt per kanaal. Hiermee lukt het om twee luidsprekers met een impedantie van 4 of 8 ohm aan te sturen. Anoniem luisteren is ook mogelijk via de 3,5mm-hoofdtelefoonuitgang.
Dit Adafruit-board is gebaseerd op de VS1053B-audiochipset van VLSI en kan diverse geluidsformaten decoderen, waaronder mp3, aac, wma, wav, midi, pcm en flac. Muziek opnemen in het wav- of ogg-formaat is ook mogelijk. Overigens hoef je weinig moeite te doen om muziekbestanden aan de gekoppelde Arduino toe te voegen, want er is een micro-sd-kaartlezer geïntegreerd. Een voorwaarde is wel dat de geheugenkaart in het fat16- of fat32-bestandssysteem is geformatteerd.
Leuk is dat je via de Arduino diverse geluidsinstellingen kunt aanpassen, zoals de bas en uiteraard het volumeniveau. Verder kun je een drummachine met talloze instrumenten activeren. Houd er rekening mee dat je deze uitbreidingsmodule zelf op de Arduino dient te solderen. Er is tegen een lagere aanschafprijs ook een Adafruit Music Maker-board verkrijgbaar zonder twee-kanaals-versterker. Hierop kun je alleen een hoofdtelefoon aansluiten.
Adafruit ATWINC1500
Als je Arduino-board niet over een wifi-adapter beschikt, voeg je die met de Adafruit ATWINC1500 alsnog toe. Deze 802.11bgn-adapter uit de stal van Atmel gebruikt de spi-interface om met de Arduino te communiceren, waarbij je slechts zes verbindingen hoeft te reserveren. Dit product heeft een on-board-antenne, maar er is ook een variant met een uFL-connector verkrijgbaar.
Het product werkt probleemloos op de Arduino Zero en Uno, maar voor andere modellen is de werking niet gegarandeerd. Vanzelfsprekend speelt de veiligheid van draadloze netwerken een belangrijke rol. Voor toegang tot de ATWINC1500 stel je wep-, wpa- of wpa2-encryptie in. Verder is de ATWINC1500 geschikt om een ad-hoc-netwerk op te zetten met andere apparaten, zodat je bijvoorbeeld rechtstreeks data kan uitwisselen.
Om de veiligheid te waarborgen, is de verbinding versleuteld via tsl of ssl. De wifimodule bevat verder drie leds die je via de Arduino-bibliotheek kunt aansturen. Zodra je verbonden bent met een draadloos netwerk of data uitwisselt, lichten ze bijvoorbeeld op. Zoals je van een wifi-adapter mag verwachten, zijn de afmetingen met 3,3 × 2,8 × 0,4 centimeter beperkt.